风电机组环网通信频繁闪断处理方法

风电机组环网通信频繁闪断处理方法

黄佩

西门子（中国）有限公司江苏分公司，江苏 南京 210000

摘要：实现风电机组之间的实时通信对于整个机组的安全运行有着十分重要的意义和作用。本文以实际案例为背景，探讨其风电机组环网通信发生频繁闪断的现状和处理办法，并根据影响通信闪断原因的分析，在实地现场情况验证下得到最终结论。

关键词：风电机组；环网通信；通信闪断；排查处理

前言：

在整个通信行业中，以太网作为一种计算机的局域网技术而言，在通信行业有着十分重要的应用。IEEE在IEEE802.3标准中提出了以太网技术标准，它包括了连接协议、电信号内容以及媒体存取协议。就风力发电系统的环网通讯而言，可以根据以太网络这种局域网的形式来实现高效通信和高质量运行目标，保障风电场机组的通信安全。

1、案例背景与分析

在整个风机场通信网络中，它可以划分成风力发电装置的内通信网和风力发电环网通信网。在该系统的内部，以控制单元为主，光端机，机舱面板为主；采用多模光纤、管理型交换器和RJ45型光纤组成.此外，在风力发电机中，通常采用50/125μm16芯多模光缆，而采用单模光缆和塔式管理开关就可以完成环网通讯[1]。而由于风力发电设备本身的通讯距离和单模光纤的色散都很低，所以采用了单模光纤作为环网，更适宜于远距离通讯。

此外，风场自身采用纤维网络，根据风场的具体情况，采用一种或多种纤维环网进行通讯，在该中心控制室内，由一台以上的伺服器、一台计算机及一套备用电源装置。中心监控中心会利用五种不同类型的网线和开关构成一个局域网，然后按照路由器与互联网连接，从而达到网络通讯。

风能发展已有多年，其技术也有了长足的进步与突破，其中就包括了风机的多种通讯品质。在风扇的叶片部分，有许多的控制室或监控柜，但是，由于风扇的叶片始终处于转动的状态，所以不能用常规的电线来进行叶片与机舱的通讯[2]。目前，大部分的风机制造商使用的是电气滑环。但是滑环是机械式的，它会对信号产生很大的影响，特别是长期使用后，通讯品质会下降；所以，风机制造商迫切需要解决滑环通讯的质量问题。

2、机组环网通信问题类型

风场的通信质量是否满足要求不仅会对SCADA系统的运行产生直接的影响，还会对风电机组业主的监控、数据上传、AGC、AVC远程控制指令的执行等产生一定的影响。而风电场技术人员往往在通讯中断或通讯突发大批量丢失时，进行故障排除。且由于技术人员对于现场情况了解甚少，处理故障期间力不从心，故障处理时间相对较长。而总结来看，风电场通信网络的问题主要存在以下几点：

（1）在试运行前期，机组通讯试运行人员没有严格按照机组通讯环网的设计图来设定相应的IP地址。

（2）因为塔式交换机采用了即插即用的方式，所以即便是一环网中的冗余通讯协议不能兼容，也能正常工作。且这种方式本身的安全性较低，在操作不当或者是运行不兼容的情况下容易产生网络广播风暴。

（3）在生产过程中，核心层开关是默认的，由于工程现场没有根据风电场的实际状况安装VPN，导致了整个风电厂的安全性受到威胁，从而引发了一场网络风暴。

（4）各设备间的开关出口和出口不协调，造成通讯中断[3]。

（5）开关工作环境的热辐射造成交换机内部的报文丢失，造成设备通讯中断。

3、案例现场情况与故障分析

从2017年6月10日清晨起，某风电厂A、B线的后台监控计算机发生了一起视频闪断。具体来说，1--14号机组会有5--8个设备的通讯中断，对后台的监控造成一定的影响。因此，现场必须要及时解决该问题。

经分析，因2017年6月8、9号是雷暴天气，3、7、9号机组的A11开关遭到了严重的破坏，经就地进行了更换，通讯恢复正常。但从六月十日清晨起，由于通信故障频繁，整个25台机组被分成了1--14#和15--25#两组环网。

4、故障处理流程与方法

（1）根据现场实际情况，初步怀疑是当地气候比较潮湿，导致塔筒内部的环境较为潮湿，纤维凸缘与纤维之间的接触部位在潮湿以后，极易发生光衰减和光线减弱。之后，技术人员利用光铅笔对1号环网14个机组开关上方的4个跳纤进行了光强检测，发现2#、4#、6#、7#、9#机组的光纤跳纤出现了光不集中、光弱等问题。把这五套纤维进行替换，在2小时候第一环网再次出现通信闪断的问题。

（2）技术工人对现有和替换的交换器进行了外观和型号检验，结果显示生产时间和外观不同，但型号一致。经实地咨询有关人士，了解到这两种开关可以用于相同的环网络，因此将开关类型不符的理由予以消除。

（3）本次结合此次机组的环网线路图，通过使用光导纤维笔打环形网络中的光缆通讯，检测到了光能在一定范围内传输，从而解决了环网络光缆存在的问题。

（4）核心交换机的各项参数是工厂默认设置的，在项目中并没有按照风电场的实际情况来配置VPN，这就造成了在整个风电场中都可以听到广播的内容，产生网络风暴的现象[4]。在技术人员于现场各个部门之间的沟通后，最终，技术人员推测，新更换的交换机和原来的交换机的内部程序版本不匹配，从而造成了通讯中断。所以，技术人员就按照这个推测，在现场将两种交换机统一升级成同一个版本。

（5）本次选用了AOBO厂商提供的ABNet288软件，完成了交换机的内部程序的更新。并将计算机的IP地址转换成了交换机网络，通过双绞线与总控室的终端交换机相连。单击新的管理域后，单击该装置的呼叫，如果整个环网中没有显示所有的开关，就可以进行多个马达装置的寻呼。在保存了新的管理领域后，单击“打开”和“关闭”的软件，并进行1分钟的观察。

（6）选择开关前面的选项，然后按一下鼠标右键，就能看到这个开关的版本号，这时可以看到这两个系系统的版本号为V2.1.46和V2.1.41b；而软件版本则是V3.4.46，V3.4.41b。在一个环网中，如果有两个或更多版本号的交换机软件，将会产生不兼容，从而造成短时间的数据传输故障，从而造成通讯中断。由此，只能够根据MAC地址来确定交换机每一台所对应的机组编号，再到每一台机组塔基中将所有交换机升级为同一个版本。

（7）在到达机组的塔基之后，技术人员把交换机上的光缆和网络线路全部拆下，只用一条网络线把笔记本电脑和电脑IP设置成与交换机同一网络段；在开关前面的选项框被选中，在马达ABNet上面的固件更新，在附件中选择开关包，然后开始更新。最后两个交换机系统统一升级到V2.1.46版本，软件升级到V3.4.47.4版本。随后将同一个环网中的交换机使用该方法统一升级到最新版本，重启环网，最终故障消除。

结语：

综上所述，本文根据实际风电场通信频繁闪断故障的介绍与分析，探讨其可能产生的原因，最终确定由于机组内交流机系统和软件版本号不相符导致通信频繁闪断故障，在升级之后通信频繁闪断情况消失，通信正常，保障风电场运行安全。由此可以明确的是，风电场的通讯网络是否正常运行与其安全与否有着直接的关系，只有通畅的通信系统，才能够保障整个风电场的安全监控，进而保障其安全运行。

参考文献：

[1]李新超,段博,雷亚宁.风电场风电机组环网通讯网络风暴问题研究[J].电子制作,2022,30(1):5.

[2]吴林林,赵伟,徐曼,等.考虑风电机组故障穿越特性的电压反复波动机理分析与抑制[J].全球能源互联网,2022,5(3):8.

[3]李彦,王海风.含并联直驱风电机组并网的风电场多开环模式谐振[J].现代电力,2022,39(1):7.

[4]王磊.风电机组传动系统维护与故障诊断[J].水电水利,2021,5(4):86-88.